Obiettivi formativi

Il corso è rivolto agli studenti del corso di Laurea triennale in Informatica. Scopo del corso è la presentazione dei fondamenti del metodo sperimentale, della meccanica classica del punto materiale e dei sistemi di particelle e della termodinamica.
Gli obiettivi formativi sono realizzati mediante attività didattiche (lezioni ed esercitazioni) frontali, tenute durante il secondo semestre per un numero complessivo di 6 CFU. Per facilitare lo studente nella comprensione e nell'apprendimento delle leggi e dei principi della meccanica e della termodinamica, durante le lezioni frontali verrà fatto frequentemente ricorso alla fenomenologia. Il corso è integrato da esercitazioni che avranno per oggetto la soluzione di esercizi e problemi tali da mettere lo studente in condizioni di affrontare e superare la prova scritta dell'esame finale.

Programma

1 -Grandezze fisiche e loro misura: Definizione operativa delle grandezze fisiche. Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Unità di misura. Sistemi di unità di misura. Il sistema internazionale (S.I.). Scalari e vettori. Operazioni con i vettori: somma, prodotto scalare e prodotto vettoriale. Ordini di grandezza e generalità sulle leggi fisiche. Analisi dimensionale.
2 -Cinematica del punto materiale: Moto unidimensionale. Posizione e velocità. Velocità istantanea. Punto materiale in moto con velocità costante. Accelerazione. Diagrammi di moto. Punto materiale in moto con accelerazione costante. Corpi in caduta libera. Sistemi di coordinate cartesiane e polari. Il calcolo differenziale applicato alla cinematica. Moto in due dimensioni. Vettori posizione e spostamento. Equazioni parametriche del moto. Vettore velocità, vettore accelerazione. Moti ad accelerazione costante. Moto curvilineo. Componenti tangenziale e normale dell'accelerazione. Moto circolare: velocità ed accelerazione angolare. Moto circolare uniforme: periodo e frequenza di rivoluzione.
3 -Dinamica del punto materiale: Concetto di Forza. Principio di inerzia e i sistemi di riferimento inerziali. Concetto di massa. La seconda legge di Newton. Massa inerziale e gravitazionale. Principio di azione e reazione. La forza gravitazionale e la forza peso. Forza gravitazionale e forza elettrostatica. Risultante delle forze applicate. Vincoli e reazioni vincolari. Forze d'attrito statico e dinamico. La seconda legge di Newton per un punto materiale in moto circolare ed uniforme. Moto circolare non uniforme. Moto in sistemi di riferimento accelerati. Moto in presenza di forze frenanti.
4 -Energia e Lavoro: Lavoro di una forza costante. Lavoro di una forza variabile. Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale. Forze conservative e non conservative. Relazione tra forze conservative ed energia potenziale. Diagrammi energetici ed equilibrio di un sistema. Conservazione dell’energia per un sistema isolato e non isolato. Conservazione dell’energia in sistemi con attrito dinamico. Forze non conservative e variazione dell’energia meccanica. Potenza.
5-Quantità di moto e urti. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso e quantità di moto. Urti in una dimensione. Urti in due dimensioni. Il centro di massa. Moto di un sistema di punti materiali. Propulsione e reazione.
6-Rotazione di un corpo rigido: posizione, velocità ed accelerazione angolari. Cinematica rotazionale: corpo rigido in moto con accelerazione angolare costante. Variabili angolari e variabili lineari. Energia cinetica di rotazione. Il momento d’inerzia. Momento di una forza. Il corpo rigido sotto l’azione di un momento risultante. Considerazioni energetiche nel moto rotatorio. Il momento di una forza. Momento angolare. Momento angolare di un corpo rigido in rotazione. Momento angolare per un sistema isolato.
7. La gravitazione universale. Legge di gravitazione universale di Newton. Accelerazione g e forza gravitazionale. Le leggi di Keplero ed il moto dei pianeti. Il campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale.
8. La meccanica dei fluidi. Pressione. Variazione di pressione con la profondità. Misure di pressione. Principio di Archimede. Dinamica dei fluidi. Equazione di Bernoulli. Applicazioni della dinamica dei fluidi.
9. Moto oscillatorio. Corpo attaccato ad una molla. Punto materiale in moto armonico. Energia di un oscillatore armonico. Moto armonico e moto circolare uniforme. Il pendolo. Oscillazioni forzate e oscillazioni smorzate.
10. Termodinamica: temperatura e principio zero. I termometri e la scala Celsius. Il termometro a gas a volume costante e la temperatura assoluta. Dilatazione termica. Descrizione macroscopica di un gas perfetto. Calore ed energia interna. Calore specifico e calorimetria. Lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche. Il primo principio. Le macchine termiche ed il secondo principio. Trasformazioni reversibili e irreversibili. La macchina di Carnot. Entropia.

Modalità d'esame

L’esame consiste nel superamento di una prova scritta che prevede la risoluzione di alcuni problemi tipici degli argomenti trattati nel programma seguito da una prova orale facoltativa. L’esame è da ritenersi superato positivamente se e solo se la votazione riportata nella risoluzione dei problemi è sufficiente. La prova orale è subordinata al conseguimento di un punteggio minimo di 26/30 e di norma incrementa il voto finale.
La date degli appelli sono decise in armonia con il calendario delle sessioni di esame deliberato dalla Facoltà.

Libro di testo consigliato:
R.A. Serway, J.W. Jewett, Fisica per Scienze e Ingegneria vol I. Edizioni Edises.
L’esame può essere preparato utilizzando un qualunque testo di Fisica adatto per le facoltà scientifiche o per ingegneria.

Materiale e documenti

•   diapositive-cap19   (pdf, it, 794 KB, 6/3/14)
•   diapositive-cap20   (pdf, it, 1064 KB, 6/3/14)
•   esempi-quiz   (pdf, it, 152 KB, 6/3/14)
•   Problemi   (pdf, it, 311 KB, 4/1/14)